牛蒡茶加工工艺优化及其多糖体外抗氧化活性

董玉玮，薛 赟，+，张文静，苗敬芝，刘 飞，李 伟，孟 冬

(1.徐州工程学院食品与生物工程学院，江苏徐州221018;2.徐州康汇百年食品有限公司，江苏徐州221743)

牛蒡(Arctium lappa L.)又名东洋牛鞭菜，属桔梗目、菊科二年生草本植物，主要分布于中国、朝鲜、日本、俄罗斯等国家。牛蒡既可以作为烹饪食材，其果、叶、根也可以入药［1］，尤其牛蒡根含有多糖、牛蒡甙和木脂素等活性物质［2］，精氨酸、天冬氨酸、膳食纤维、矿物质元素及维生素C、B6等含量都较高［3］，具有降血糖［4］、降胆固醇［5］、抗氧化［6］、抗炎［7］和抗癌［8］等作用。

牛蒡根由于纤维素含量高，采用烹饪、常规焙烤加工［9］，口感粗糙、苦涩。牛蒡茶是以牛蒡根为原料，经切片、高温烘烤制成的绿色茶品，既很好地保留了牛蒡根的营养保健作用，又极大改善了口感，携带方便，因此备受消费者欢迎［9］。传统工艺加工牛蒡茶以晒干和高温烘烤为主［10］，生产的牛蒡茶产品品质不高，存在香气不足、茶汤缺少黄色光泽、滋味清淡、茶片外形不美等缺点，容易失去部分营养物质，主要体现在糖类、多酚类、氨基酸及芳香物质较少，不利于牛蒡营养物质作用的发挥。其中糖类属于滋味物质，包括单糖、寡糖以及纤维素、半纤维素、淀粉等多糖及其酶解物，赋予牛蒡茶甘甜味。如果选择工艺条件不当，会破坏糖类尤其多糖类物质结构，影响牛蒡茶口感，降低其营养与保健价值。牛蒡茶现代制备工艺以微波真空干燥方式为典型代表，较传统工艺缩短了加工时间，降低了劳动力成本，提高了生产效率，从而在一定程度上提升了牛蒡茶产品质量。目前对微波真空干燥工艺报道较少，更缺乏其工艺条件对牛蒡茶成分影响的研究。

基于上述问题，本文采用微波干燥工艺生产牛蒡茶，通过优化真空度、干燥温度、切片厚度等条件，以减少牛蒡茶多糖的损失，研究了多糖的单糖组成及其抗氧化活性，以期为牛蒡茶的深加工提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜牛蒡 徐州康汇百年食品有限公司提供，品种名:柳川理想;维生素C、单糖标准品(鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、岩藻糖、半乳糖等)、乙腈(色谱纯)国药集团化学试剂有限公司;1，1－二苯基－2－三硝基苯肼(1，1－diphenyl－2－picrylhydrazyl，DPPH)、2，2＇－联氮基双(3－乙基苯并噻唑啉－6－磺酸)二铵盐(2，2＇－azino－bis(3－ethylbenzothiazoline－6－sulfonic acid)diammonium salt，ABTS)美国Sigma公司;其他试剂 均为国产分析纯，南京晚晴化玻仪器有限公司。

FA21040电子天平 北京精密仪器公司;FSD－101A电动粉碎机 上海博讯有限公司;QSYNXQ200牛蒡切片机 青岛起顺运食品机械有限公司;CT－C－Ⅱ牛蒡烘干机 常州市凯全干燥设备有限公司;AIPHAL/2I型真空冷冻干燥机 德国Marin Christ公司;LRWZ－P－9型微波真空干燥机 南京磊润微波设备有限公司;DL－5低速大容量离心机 上海安亭仪器厂;TU－1810APC紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;Nicolet iS5傅里叶变换红外光谱仪 上海力晶科学仪器有限公司;1260液相色谱仪 美国安捷伦科技有限公司;E－1010(HITACHI)离子溅射镀膜仪 日立高新技术公司;TESCAN MIRA3场发射扫描电镜 泰思肯(中国)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 牛蒡茶制备工艺 选择质量好、粗细均匀的牛蒡，洗净泥土后去皮，用牛蒡切片机将牛蒡切成2～6 mm的切片。切片浸泡在含有0.1%柠檬酸和0.02%二氧化氯的杀菌护色液中10 min，沥干水分后，于65～85℃牛蒡烘干机中预热至含水率30%以下，再次放入真空微波干燥仪中，真空度0.05～0.08 MPa，温度55～75℃，继续干燥至含水率8%以下。

1.2.2 单因素实验 将杀菌护色后的牛蒡切片放入牛蒡烘干机中，选取不同预热温度进行试验。将预热至含水率30%以下的牛蒡切片放入真空微波干燥仪中，选取预热温度、真空度、干燥温度和切片厚度四个单因素进行试验。分析五个单因素水平对牛蒡茶中多糖含量的影响。每组试验重复3次取平均值。

1.2.2.1 预热温度对牛蒡茶多糖含量的影响 牛蒡切片厚度3 mm，于65、70、75、80、85℃牛蒡烘干机预热至含水量30%以下，取出后，放入真空微波干燥仪中，真空度0.07 MPa，微波干燥温度65℃，继续干燥至含水率8%以下，冷却后得牛蒡茶。

1.2.2.2 真空度对牛蒡茶多糖含量的影响 预热温度75℃，牛蒡切片厚度3 mm，微波干燥温度65℃，微波 干 燥 真 空 度 分 别 为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09 MPa，干燥至含水率8%以下，冷却后得牛蒡茶。

1.2.2.3 干燥温度对牛蒡茶多糖含量的影响 预热温度75℃，牛蒡切片厚度3 mm，真空度0.07 MPa，分别在55、60、65、70、75℃微波干燥，干燥至含水率8%以下，冷却后得牛蒡茶。

1.2.2.4 切片厚度对牛蒡茶多糖含量的影响 预热温度75℃，牛蒡切片厚度分别为2、3、4、5、6 mm，微波干燥温度65℃，真空度0.07 MPa，干燥至含水率8%以下，冷却后得牛蒡茶。

1.2.3 牛蒡茶制备工艺响应面优化 根据Box－Behnken试验设计原理，采用Design－Expert 8.06试验设计软件，对牛蒡茶制备工艺进行优化，设计3因素3水平的试验方法，响应面试验因素和水平见表1。

表1 试验设计因素水平设计Table 1 Factors and levels of the experiment

1.2.4 分析描述试验 邀请经过专门培训，掌握牛蒡茶产品特性，熟悉分析描述词的食品专业10位学生作为评价小组成员，对样品质量进行描述评价。牛蒡茶质量评定指标内容主要包括组织、色泽、气味、口味等4个方面。组织:质地干脆，形态匀称，不含杂质;色泽:鲜亮，呈金黄色，均匀一致，不发暗，没有杂色;气味:清香，没有酸臭味、霉味、苦味等异味;口感:淡而微甜、润滑、可口，无涩味、酸味，无砂感。

1.2.5 多糖的提取 提取多糖使用水提醇沉法:称制备好的牛蒡茶30 g粉碎后放于烧杯中，加入300 mL水混匀，60℃水浴3 h，使用旋转蒸发仪浓缩至原体积1/5(转速为60 r/min，浴温60℃，时间30 min)。浓缩液加入5倍体积95%乙醇，溶解过夜。4 000 r/min离心10 min，过滤取沉淀为粗多糖。采用相同方法提取牛蒡根粗多糖。

1.2.6 多糖含量的检测 采用苯酚－硫酸法测定多糖含量［11］。准确称取干燥至恒重的无水葡萄糖标准品0.50 g，配成浓度为0.1 mg/mL的葡萄糖对照品贮备液，分别准确吸取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL置于10 mL比色管中，加蒸馏水补至1.0 mL，各加入5%苯酚溶液1.0 mL，混匀后快速加入5.0 mL浓硫酸，混匀，冷却10 min，50℃水浴20 min，室温冷却，在490 nm波长下测定葡萄糖标准溶液的吸光度，得标准曲线y=0.0439x－0.0041，R2=0.9996，在0～100μg/mL范围内呈良好的线性关系。粗多糖加入100 mL水溶解得多糖溶液，在具塞试管中加入2 mL多糖溶液，1 mL浓度为6%的苯酚溶液和5 mL的浓硫酸，静置30 min后，在490 nm波长处测多糖的吸光值，经标准曲线计算多糖浓度C0(μg/mL)，按照式(1)计算得到1 g原料总多糖含量。

式中:C0为多糖浓度，μg/mL;V为粗多糖提取液体积，mL;K为稀释倍数;W为原料干重，g。

1.2.7 粗多糖的纯化

1.2.7.1 脱蛋白、透析 采用Sevag法对粗多糖进行脱蛋白处理［12］。按氯仿－正丁醇体积比4∶1配制Sevag试剂，粗多糖溶液置于分液漏斗中，加入1/5溶液体积的Sevag试剂，振荡20 min，4000 r/min离心10 min得上清液，继续重复上次操作，直至氯仿层与正丁醇层之间没有乳白色变性蛋白质析出为止，合并上清液，倒入截流相对分子质量为6000～8000的半透膜袋中，蒸馏水透析48 h，期间每2 h更换一次水。

1.2.7.2 脱色 取透析后的多糖配制成5 mg/mL的溶液50 mL，加入30%H2O21 mL，50℃保温脱色3 h，直至色值不再降低，浓缩后真空冻干得多糖纯品。

1.2.8 牛蒡茶电镜检测 将牛蒡茶切片，厚度约2 mm，观察面向上，用导电胶粘在扫描电镜样品台上。用离子溅射镀膜仪在样品表面镀上一层10.0～15.0 mm的金属膜(金)。使用TESCAN MIRA3场发射扫描对试验材料进行观察与记录。

1.2.9 含水率测定 含水率采用GB 5009.3－2016食品中水分的测定的方法，按式(2)计算干基含水率。

式中:mt为物料t时刻对应的质量，g;ms为绝干物料质量，g。

1.2.10 复水比测定 将制备好的牛蒡茶称重，浸泡在40倍80℃蒸馏水中复水40 min，取出后用滤纸吸干表面水分［13］，按式(3)计算复水比。

式中:mr为样品复水后质量，g;mg为样品复水前质量，g。

1.2.11 红外光谱分析 将纯化后的多糖，与KBr粉末混合，置于玛瑙研钵中，研磨均匀，经压片机压片后，红外光谱上机扫描，波数4000～400 cm－1，分辨率位8 cm－1，扫描次数64。采用Omnic 8.2分析软件采集红外光谱图。

1.2.12 单糖组成分析 单糖组成采用高效液相色谱法确定［14］。

1.2.1 2.1 酸水解 称取纯化后的牛蒡根和牛蒡茶多糖冻干样品各2 mg，分别加入2 mol/L三氟乙酸溶液0.5 mL，在120℃条件下水解120 min。氮吹仪吹干。标准品处理:配制10 mg/mL单糖标准品，放置于－20℃。用时取出融化，在密封的玻璃管中加入上述单糖标准品各5μL，混匀。再加入2 mol/L三氟乙酸溶液0.5 mL，在120℃条件下水解120 min。空气泵吹干。

1.2.1 2.2 PMP衍生化 向水解干燥后得到的单糖样品中加入溶于无水甲醇的0.5 mol/L的1－苯基－3－甲基－5－吡唑啉酮(1－phenyl－3－methyl－5－pyrazolone，PMP)试剂和0.3 mol/L的NaOH溶液各0.5 mL，充分混匀后，水浴70℃反应30 min。冷却至室温，加入0.3 mol/L HCl溶液0.5 mL，充分混匀。加入0.5 mL氯仿，充分振荡萃取，5000 r/min离心5 min去除氯仿层，共萃取3次。0.22μm滤膜过滤后，待上机。

1.2.1 2.3 高效液相色谱分析 色谱柱:SHISEIDO C18柱(4.6 mm×250 mm，5μm)，流动相为0.1 mol/L pH7.0磷酸盐缓冲液－乙腈82∶18(V/V);流速为1.0 mL/min;柱温为25℃;进样量10μL，波长为245 nm。采用外标法对多糖样品的高效液相色谱图中各单糖的峰面积进行积分测定单糖组成及相对含量，并计算质量百分比。

1.2.13 多糖抗氧化活性测定

1.2.1 3.1 清除DPPH·能力的测定 参考Wu等［15］的方法，依次向1 mL 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg/mL的多糖样品溶液中，分别加入1 mL 0.1 mmol/L DPPH乙醇溶液混匀，避光反应30 min，空白对照用无水乙醇代替多糖溶液，阴性对照用无水乙醇代替DPPH乙醇溶液，阳性对照用L(+)－抗坏血酸(VC)代替多糖溶液，于517 nm波长测定吸光度值，采用式(4)计算清除率。

式中:A1为多糖样品的吸光度，A0为空白对照样吸光度，A2为阴性对照样吸光度。

1.2.1 3.2 清除ABTS+·能力的测定 参考He等［16］的方法，取7 mmol/L ABTS溶液25 mL和140 mmol/L过硫酸钾溶液440μL，混合后室温避光条件下反应12 h，用0.1 mol/L p H7.4 PBS稀释，使其在734 nm处的吸光度为0.70±0.02，得ABTS工作液。依次向100μL 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg/mL的多糖样品溶液中，分别加入4 mL ABTS工作液，混匀，室温下避光反应10 min，空白对照用蒸馏水代替多糖溶液，阴性对照用蒸馏水代替ABTS工作液，阳性对照用L(+)－抗坏血酸(VC)代替多糖溶液，于734 nm波长测定吸光度。采用式(5)计算清除率。

式中:A1为多糖样品的吸光度，A0为空白对照样吸光度，A2为阴性对照样吸光度。

1.2.1 3.3 清除·OH能力的测定 参考Machova等［17］的方法，依次向1 mL 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg/mL的多糖样品溶液中，分别加入7 mmol/L FeSO4溶液1 mL，6 mmol/L H2O2溶液1 mL，20 mmol/L水杨酸－乙醇溶液0.35 mL，37℃水浴中避光反应30 min，空白对照用蒸馏水代替多糖溶液，阴性对照用蒸馏水代替H2O2溶液，阳性对照用L(+)－抗坏血酸(VC)代替多糖溶液，于510 nm波长测定吸光度。采用式(6)计算清除率。

式中:A1为多糖样品的吸光度，A0为空白对照样吸光度，A2为阴性对照样吸光度。

1.3 数据处理

采用Design－Expert 8.0.6进行试验设计，采用Origin 9.0软件处理数据并作图，所有数据用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 预热温度对牛蒡茶多糖含量的影响 由图1可知，牛蒡茶多糖含量在预热温度65～85℃范围内上下波动，变化幅度较小，预热温度对多糖含量无明显影响，最终预热温度选择75℃。其主要原因是由于预热温度不高，对牛蒡茶中多糖含量影响较小。罗凡等［18］在油茶籽压榨前采用低温处理，较好地防止了多糖含量的降低，说明在前期工艺处理时不宜采用高温，这与传统牛蒡茶加工工艺采用100℃以上高温处理有较大区别［10］。

图1 预热温度对牛蒡茶多糖含量的影响Fig.1 Effect of preheating temperature on polysaccharide content in burdock tea

2.1.2 真空度对牛蒡茶多糖含量的影响 由图2可知，牛蒡茶多糖含量在真空度0.05～0.09 MPa范围内先增加后减少，在真空度为0.07 MPa时多糖含量达到最高，为49.3 mg/g。真空条件能够降低水的沸点，干燥时水分更容易达到蒸发的温度，从而缩短了干燥时间。郭正南［19］研究了黄秋葵微波干燥真空度与产品多糖含量的关系，发现优化后的真空度可使多糖的含量达到最大值，因此恰当选择真空度范围有利于稳定牛蒡茶多糖的含量。

图2 真空度对牛蒡茶多糖含量的影响Fig.2 Effect of vacuum degree on polysaccharide content in burdock tea

2.1.3 干燥温度对牛蒡茶多糖含量的影响 由图3可知，牛蒡茶多糖含量在干燥温度55～75℃范围内先增加后减少，在干燥温度为65℃时多糖含量达到最高，为46.3 mg/g。干燥温度在55℃以上，容易导致多糖水解酶活性降低，有利于多糖含量稳定［20］，但是随着加热温度持续增加，也会破坏多糖结构，导致其含量降低。传统牛蒡茶加工工艺普遍采用高温加热，在一定程度上缩短了加工时间、降低了劳动力成本、提高了生产效率，但高失水速率使牛蒡内的水分快速由内向外散发，因水分内外差异大，容易形成外干内湿、外焦内生等现象，导致牛蒡茶色泽偏深、外形干枯等品质劣变，并且高温加热也会促进糖类、氨基酸过早向香气物质转化［21］，口感变差，降低了产品内在品质。因此合理控制加热温度是提升牛蒡茶品质的关键。

2.1.4 切片厚度对牛蒡茶多糖含量的影响 由图4可知，牛蒡茶多糖含量在切片厚度2～6 mm范围内先增加后减少，在切片厚度为3 mm时多糖含量达到最高，为49.8 mg/g。汪小娉等［22］、黄艳斌［23］等研究了微波真空干燥南瓜片、柠檬片，都发现适当的切片厚度能够显著影响样品干燥效果及其品质。切片太薄，微波能更容易穿透物料，会导致牛蒡茶切片内外温度都比较高，多糖损失较多;切片太厚，则干燥达到牛蒡茶含水率8%以下的时间会延长，也不利于多糖含量的稳定。

图3 干燥温度对牛蒡茶多糖含量的影响Fig.3 Effect of drying temperature on polysaccharide content in burdock tea

图4 切片厚度对牛蒡茶多糖含量的影响Fig.4 Effect of slice thickness on polysaccharide content in burdock tea

2.2 响应面试验设计

根据响应面试验制定详细的分析方案，试验设计与结果见表2。

2.3 回归方程的建立和方差分析

对表2中的数据进行回归拟合分析，可以得到牛蒡茶多糖含量(Y)关于真空度(X1)、干燥温度(X2)和切片厚度(X3)三个因素的回归方程见式(7)。

方差分析及可靠性分析见表3。

回归模型P＜0.01，达到了极显著水平;失拟项P值大于0.05，不显著，试验无失拟因素存在，能充分反映实际情况;决定系数R2为0.9708，说明实际结果与模型预测结果的一致性良好;，试验结果有93.33%受试验因素影响。该模型拟合程度好，可以用该模型对牛蒡茶加工工艺进行分析和预测。由回归方程和方差分析可知，模型中对牛蒡茶多糖含量的影响为极显著(P＜0.01)，X1、X3对牛蒡茶多糖含量的影响为显著(P＜0.05)。各因素对牛蒡茶多糖含量的影响依次为X2＞X3＞X1，即干燥温度＞切片厚度＞真空度。

表2 响应面试验设计与结果Table 2 Design and results of response surface

表3 回归模型方差分析Table 3 Regression model analysis of variance

2.4 两因素间的交互效应分析

图5表示各影响因素两两作用对牛蒡茶多糖含量的交互影响。在所选范围内各影响因素的相互作用存在极大值，既是响应面的最高点，同时也是等值线最小椭圆的中心点。由表3可知，真空度与干燥温度两两交互作用显著(P＜0.05)，真空度与切片厚度、干燥温度与切片厚度两两交互作用不显著(P＞0.05)。真空度、干燥温度单独及其交互作用都会对多糖含量产生显著影响，其本质是调整牛蒡体内水分。水分参与各种生理过程和生化反应，如糖类物质的氧化还原、加水和脱水反应，都会不时地改变水分浓度［24］。真空下的低温效应，促进了糖类物质的积累，形成牛蒡茶滋味甘厚或醇厚的物质基础。

图5 响应面分析图和等高线图Fig.5 Response surface analysis and contour map

2.5 优化后的最佳条件及结果

回归模型确定的最佳制备工艺为真空度0.07 MPa、干燥温度66.15℃、切片厚度3.18 mm，预测得到的多糖含量最高为50.44 mg/g。对此优化条件进行验证，考虑实际操作，选择液固比真空度0.07 MPa、干燥温度66℃、切片厚度3 mm条件下进行3次实验验证，提取的多糖平均含量值为51.08 mg/g，预期结果基本相符，回归模型的预测性能较好，可用于优化牛蒡茶制备工艺。此时牛蒡茶含水率为7.85%，复水比5.46 g/g。含水率低且复水比较高，表明牛蒡茶干品复水后越接近新鲜状态，反映其品质较好。

2.6 最佳工艺制备的牛蒡茶电镜结果

采用未优化工艺制备牛蒡茶:预热温度75℃，真空度0.06 MPa，干燥温度80℃，切片厚度5 mm，制备后的牛蒡茶和最佳工艺条件下制备的牛蒡茶扫描电镜照片见图6。

图6 优化工艺前后牛蒡茶切片放大5000倍的电镜照片Fig.6 The electron micrograph of burdock tea with 5000 times magnification

从图6可以看出，未优化工艺制备的牛蒡茶微观组织外形皱褶明显，杂乱粗糙，存在坍塌现象;最佳工艺条件制备的牛蒡茶外形紧致匀整，未出现碳化或坍塌现象。主要原因是由于采用了相对温和的脱水条件，使得组织形态没有受到高温和强脱水力的破坏［25］，立体微观结构完整，很好地维持了牛蒡茶组织形态，稳定了其营养价值。

2.7 分析描述评价结果

最佳工艺下制备的牛蒡茶，茶片大小均匀，无杂质，茶汤呈浅金黄色，澄清透明，具有牛蒡特有的清香味，口感细腻甘醇，无涩味。

2.8 牛蒡茶多糖红外光谱检测结果

从图7可知，牛蒡茶多糖具有典型的多糖特征吸收峰，3405 cm－1处有强的—OH伸缩振动吸收峰，1633 cm－1处为酰胺基的振动吸收峰，2932、1403、1263、668 cm－1处有—CH3、—CH2、—CH等的—CH变角振动吸收峰，1384 cm－1为—OH变角振动吸收峰，1218 cm－1处有—COOH中—OH变角振动吸收峰，1129 cm－1有吡喃糖环醚键中的C—O伸缩振动，1032 cm－1处的则是醇羟基的变角振动吸收峰，935 cm－1处为吡喃型糖环特征吸收峰，873 cm－1处存在β－型糖苷键的振动吸收峰，818 cm－1处是甘露糖的振动吸收峰。综合后可推断，牛蒡茶多糖是吡喃型多糖类化合物。

图7 牛蒡茶多糖红外光谱检测图Fig.7 Infrared spectra of burdock polysaccharide

2.9 单糖组成分析

每种单糖标准曲线方程如下。甘露醇:y=73.88x－125.36，R2=0.9999;核糖:y=41.64x－70，R2=0.9998;鼠李糖:y=30.02x－38.75，R2=0.9998;葡萄糖醛酸:y=53.80x－26.29，R2=0.9999;半乳糖醛酸:y=53.47x－53.06，R2=0.9999;葡 萄 糖:y=52.35x－105.99，R2=0.9999;半乳糖:y=72.06x－179.86，R2=0.9998;木糖:y=45.86x－110.67，R2=0.9998;阿拉伯糖:y=60.39x－140.36，R2=0.9998;岩藻糖:y=25.52x－88.90，R2=0.9973。牛蒡茶及原料牛蒡根多糖单糖组分检测见图8、图9。

图8 牛蒡茶多糖的PMP柱前衍生高效液相色谱Fig.8 PMP pre－column derivatization by high performance liquid chromatography(HPLC)of burdock tea polysaccharide

结合图8和图9检测结果，计算并比较每100 g牛蒡茶和牛蒡根的单糖组分含量，见图10。

图9 牛蒡根多糖的PMP柱前衍生高效液相色谱Fig.9 PMP pre－column derivatization by HPLCof burdock polysaccharide

图10 牛蒡根和牛蒡茶多糖中单糖组分含量比较Fig.10 Comparison of monosaccharide components in burdock root and burdock tea polysaccharide

图10 显示，原料牛蒡根与成品牛蒡茶所含单糖种类相同。Juliane［7］、郑一美等［26］分析了牛蒡多糖中单糖主要由甘露糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖等组成，与本研究结果一致。牛蒡茶与牛蒡根相比，总多糖和葡萄糖、甘露糖、鼠李糖等大多数单糖组分含量都有明显提高，其中总多糖含量提高了1.6倍，占比最高的葡萄糖含量提高了约135倍，甘露糖提高了7倍，说明微波真空干燥工艺的真空度、干燥温度等条件影响了牛蒡中糖苷酶等酶的活性，在一定程度上促进了糖类物质的产生，较好的防止了多糖分解，提高了牛蒡茶的保健价值，这在部分绿茶中已有类似报道［27］。

2.10 体外抗氧化活性分析

2.1 0.1 清除DPPH·的能力 由图11可知，牛蒡茶多糖在1～5 mg/mL范围内，对DPPH·清除效果呈现量效关系，当牛蒡茶多糖质量浓度为5 mg/mL时，清除率已经达到74.05%。经计算得牛蒡茶多糖清除DPPH·的IC50为1.115 mg/mL，VC的IC50为0.017 mg/mL，因此牛蒡茶多糖有一定的清除DPPH·的能力，但是弱于VC。研究表明，牛蒡多糖在浓度为1.0 mg/mL时，清除DPPH·能力可达44%～60%［28－29］，对比本研究，牛蒡茶多糖清除DPPH·能力弱于牛蒡多糖。

2.1 0.2 清除ABTS+·的能力 由图12可知，牛蒡茶多糖在1～5 mg/mL范围内，对ABTS+·清除效果呈现量效关系，当牛蒡茶多糖质量浓度为5 mg/mL时，清除率已经达到69.24%。经计算得牛蒡茶多糖清除ABTS+·的IC50为1.556 mg/mL，VC的IC50为0.257 mg/mL，因此牛蒡茶多糖有一定清除ABTS+·的能力，但是弱于VC。

图11 牛蒡茶多糖和VC对DPPH·的清除效果Fig.11 Scavenging effect of burdock tea polysaccharide and vitamin Con DPPH·

图12 牛蒡茶多糖和VC对ABTS+·的清除效果Fig.12 Scavenging effect of burdock tea polysaccharide and vitamin Con ABTS+·

2.1 0.3 清除·OH的能力 由图13可知，牛蒡茶多糖在1～5 mg/mL范围内，对·OH清除效果呈现量效关系，当牛蒡茶多糖质量浓度为5 mg/mL时，清除率已经达到71.25%。经计算得牛蒡茶多糖清除·OH的IC50为1.047 mg/mL，VC的IC50为0.012 mg/mL，因此牛蒡茶多糖有一定清除·OH的能力，但是弱于VC。研究表明，牛蒡多糖在浓度为1.0 mg/mL时，清除·OH能力达30%［28］，其IC50为2.54 mg/mL［11］，对比本研究，牛蒡茶多糖清除·OH能力强于牛蒡多糖。

图13 牛蒡茶多糖和VC对·OH的清除效果Fig.13 Scavenging effect of burdock tea polysaccharide and vitamin C on·OH

综上所述，本研究采用微波真空干燥结合变温工艺，经优化制备的牛蒡茶，具有色泽金黄、口感清爽甘甜、多糖含量较高的特点。变温工艺在针形茶制茶中已有报道，研究认为控制理条温度和时间是提升针形茶品质的关键，采用先高后低或先高后低再高的变温理条方式有利于茶叶品质的形成［30］。本工艺前期采用75℃预热处理，目的是去除大部分水分，使牛蒡茶由脆硬变得柔软，提高生产效率;后期调低干燥温度至66℃，低失水速率有利于水分缓慢由内向外散发，适度激发、利用了内源酶活性，既有利于多糖的形成、积累和转化，又有利于牛蒡茶片固形，不会出现焦糊、褐变等现象。

3 结论

通过响应面设计优化牛蒡茶制备工艺，得出最佳方案为75℃预热，真空度0.07 MPa，干燥温度66℃，切片厚度3 mm，在此条件下，多糖含量的最大值为51.08 mg/g。电镜检测牛蒡茶结构完整，含水率7.85%，复水比5.46 g/g，具有新鲜牛蒡特有的香味和口感。红外光谱扫描结果表明，牛蒡茶多糖具有多糖类的特征吸收峰，单糖间连接方式以β－糖苷键为主。高效液相色谱检测多糖的单糖组成为葡萄糖、甘露糖、鼠李糖、核糖、半乳糖等，其中葡萄糖含量较原料牛蒡根提高了约135倍。牛蒡茶多糖对DPPH·、ABTS+·和·OH具有清除能力，清除率都能达到65%以上，说明多糖具有较好的体外抗氧化活性。